深基坑支护应用钢管土钉和钢管锚杆的工程实例

目前深基坑支护中，土钉加锚杆复合应用技术在深圳地区得到广泛地推广，但遇到软弱地质条件，如：杂填土、淤泥和砂层时，人工洛阳铲成孔十分困难，容易塌孔，且灌浆很难控制，影响土钉和锚杆的抗拔力，工程质量难以保证。采用打入式钢管土钉和钢管锚杆，成功地解决了这一问题，这类似条件下的工程提供借鉴。
一、工程概况
   该办公楼位于深圳车公庙工业区，紧邻深南大道。地面二十八层，高99.8m，地下二层，深9.0m,基坑开挖面积4261m²,基坑支护周边长约255m。
二、地质条件
该场地原始地貌单元属冲洪积阶地，有一条冲沟从北向南贯穿整个场地，后因城市发展，北侧修建深南大道而截断，经人工回填改造，地面基本平整。
按地质勘探报告，该场地地层从上到下分述为：

1. 人工填土层（Q^ml）

属素填土，褐黄色，主要为粘性土，含约30%角砾及砂，组成较杂，密实度不均，松散欠固结，层厚0.8～4.7m。

1. 第四系新近冲积层（Q^al）

1. 细砂：褐黄、灰白色，石英砂，含少量粘性土。饱和、松散—稍密，渗透性好，为主要含水层，层厚1.7～4.6m。
2. 淤泥质粉质粘土：具腥臭味，不均匀混10～20%中细砂。饱和，软塑—流塑。场地东北大部分均有该层，层厚0.8～4.5m。

1. 第四系冲洪积层（Q^al+pl）

1. 粉质粘土：褐红、褐黄色，杂灰白及浅黄色斑纹，具网文结构，混少量石英砂，湿、硬塑。分布在场地西南角局部，层厚2.8～6.4m。
2. 中粗砂：浅黄、灰白色，石英砂，含少量粘性土，饱和、松散—中密，渗透性好，为主要含水层。场地西南角局部缺该层，其余大部分中砂层厚1.0～5.0m。

1. 第四系残积层（Q^el）

砾质粘性土：褐红、灰黄，肉红色，稍湿、硬塑，系下伏花岗岩风化残积而成，原岩结构清晰可辨，含20～30%石英颗粒，厚8.6～16.1m。

1. 燕山晚期花岗岩

伏全风化、强风化、中风化和微风化岩层。

1. 地下水

由于第四系沉积细砂、粗砂层深厚，透水性强，涌水量大，这主要的含水地层。因原始冲沟被深南大道截断，地下水位上游补给有限，主要靠大气降水和地表水补给，水位和水量随季节而异，在旱季枯水期，地下水埋深约5.0m以下。
三、周边环境
场地周边环境较为复杂，基坑南侧4m远有多层办公楼。基础为天然地基，埋深1.8m，正西侧7m远为豪都大厦，该大厦有地下室，地下室边距基坑边最近约3.0m，且回填土未很好夯实；北侧较简单，为深南大道绿化带；东侧道路下市政管网复杂，依次埋有：污水管、通讯管、燃气管、雨水管。
四、基坑工程设计方案
安全等级为一级，安全使用期一年。
根据对工程特点及难点分析、本着技术可靠、施工简便、安全经济等原则、本基坑总体采用截水式钢管土钉墙和钢管锚杆复合支护、边坡直立开挖，根据不同坡段的具体地质条件及环境要求方案做相应变化，叙述如下：

• 降水措施

沿基坑周边设一圈单排搅拌桩做隔水帷幕，搅拌桩直径550mm，长度以入下卧相对不透水层不少于1.5m为控制条件，桩间距分别为450mm和400mm两种，帷幕可以截断基坑内外的水力联系，并且有效地起到临时支撑、防止发生流土、流砂事故的作用。
分别在基坑坡顶、坡脚设置排水沟、汇水坑、沉砂池等，保证在基坑开挖及后续施工期间排水通畅，把水排入市政雨水管道。
   （二）土方开挖方法
搅拌桩施工完7天后，即可一次性开挖2.5m土方，之后随土钉和锚杆施工进度分层开挖土方，每层开挖深度不得超过1.5m。
（三）边坡支护方法

1. 本基坑工程较为复杂，四周的地质条件大多为杂质土，淤泥质粘土、细砂和中粗砂，用人工洛阳铲成孔困难，易塌孔，灌浆也不易控制，故决定采用D48×3.5的热轧电焊钢管作土钉，和D57×5的无缝钢管作预应力锚杆，用专门研制的机械、将土钉和锚杆打入成型。
2. 根据不同的地质条件和周边环境，分四段采用不同的支护方法，如图一所示
3. 其中：Ⅲ-Ⅲ剖面为基坑东侧（ABC）段，约79m长，边坡沿搅拌桩帷幕直立开挖，采用钢管土钉、预应力钢管锚杆和喷锚复合支护。设6排钢管土钉和1排300KN级的预应力钢管锚杆。钢管土钉长度6.0m或9.0m，排距1.2m,水平间距1.5m。坡面挂钢筋网喷射砼护面，厚8mm，如图二所示。
4. 设计要点

1. 预应力锚杆采用打入式注浆锚杆，采用D57×5无缝钢管，长15m，锚固段10m，设计极限抗拔力300KN,张拉锁定荷载200KN。预应力锚杆在注浆7天后，方可张拉；正式张拉前，先做2根实验锚杆，合格后再全面施工。
2. 土钉采用打入式注浆土钉，采用D48×3.5的热轧电焊钢管，长6～10m，设计抗拔力20KN/m。要求先做2根实验桩，合格后再施工。
3. 土钉钢管或锚杆钢管均用冲击锤打入，随后注浆；注浆用纯水泥浆，水灰比0.45，水泥用525#普通硅酸盐水泥，加水用量0.3%的FDN高效减水剂。
4. 钢管的接长采用3ø16（预应力钢管采用3ø20）双面绑条焊接，焊缝长10d(d为钢筋直径)，焊缝高大于8。
5. 护面高2ø20横向同长联系钢筋，挂ø6@200×200钢筋网，喷射砼80mm厚作为护面（首次喷砼厚30mm，然后再挂网喷砼厚50mm）。在预应力钢管锚杆位置设两道通长800×200喷射砼腰梁，增加支护结构的整体性连接。喷砼等级为C20。如图

五、施工工期
本基坑工程施工、搅拌桩工期约15天，基坑土钉和锚杆分六层开挖和施工，每层5天，锚杆层10，总工期52天完成。
六、工期监测
为保证基坑工程的顺利施工和安全，必须对坡顶及周边建筑的沉降和位移进行严格的跟踪监测，要求如下：

1. 施工前，对场地周边建筑物仔细观察，并详细记录已发生的裂缝。
2. 布点，基坑坡顶按15m间距设置位移观测点和沉降观测点，周边重要建筑物按每栋设4个沉降观测点。
3. 观测频率。基坑开挖期间，每开挖一层土方，观测一次沉降、水平位移； 桩基和地下室施工期间，每15天观测一次，遇有台风暴雨，随时观测。

该基坑自2007年4月完工，2008年2月回填完，暴露约10个月，测得最大沉降31mm，最大位移48mm（西侧）。
七、总结
在深基坑支护工程中，遇到人工杂填土层、淤泥质粘土层、细中砂层等复杂地质条件时，采用打入式钢管做土钉和锚杆，是可行的；且有工程质量可靠、施工进度快、成本降低等优点，并可节省大量人力，降低劳动强度、现场文明施工等长处。

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文章名称： 深基坑支护应用钢管土钉和钢管锚杆的工程实例

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